数据采集系统的主要性能指标解析

数据采集系统的性能指标和具体应用目的与应用环境密切相关，以下给出的是比较主要和常用的几个指标的含义。

（1）系统分辨率 系统分辨率是指数据采集系统可以分辨的输入信号最小变化量。通常用最低有效位（LSB）占系统满度信号的百分比表示，或用系统可分辨的实际电压数值来表示，有时也用满度信号可以分的级数来表示。表4-4所示为满度值为10V时数据采集系统的分辨率。

（2）系统精度 系统精度是指当系统工作在额定采集速率下，每个离散子样的转换精度。A/D转换器的精度是系统精度的极限值。实际的情况是，系统精度往往达不到A/D转换器的精度，这是因为系统精度取决于系统的各个环节（部件）的精度。如前置放大器、滤波器、多路模拟开关等，只有这些部件的精度都明显优于A/D转换器的精度时，系统精度才能达到A/D的精度。这里还应注意系统精度与系统分辨率的区别。系统精度是系统的实际输出值与理论输出值之差，它是系统各种误差的总和，通常表示为满度值的百分数。

表4-4 数据采集系统的分辨率（满度值为10V）

（3）采集速率 采集速率又称为系统通过速率、吞吐率等，是指在满足系统精度指标的前提下，系统对输入模拟信号在单位时间内所完成的采集次数，或者说是系统每个通道、每秒钟可采集的子样数目，这里所说的“采集”包括对被测物理量进行采样、量化、编码、传输、存储等的全部过程。在时间域上，与采集速率对应的指标是采样周期，它是采样速率的倒数，它表示了系统每采集一个有效数据所需的时间。

（4）动态范围 动态范围是指某个物理量的变化范围。信号的动态范围是指信号的最大幅值和最小幅值之比的分贝数，数据采集系统的动态范围通常定义为所允许输入的最大幅值V_imax与最小幅值V_imax之比的分贝数，即

式中，最大允许幅值V_imax——使数据采集系统的放大器发生饱和或者是使模数转换器发生溢出的最小输入幅值；(www.xing528.com)

最小允许输入值V_imin——一般用等效输入噪声电平V_IN来代替。

对大动态范围信号的高精度采集时，还要用到“瞬时动态范围”这样一个概念。所谓瞬时动态范围是指某一时刻系统所能采集到的信号的不同频率分量幅值之比的最大值，即幅度最大频率分量的幅值A_fmax与幅度最小频率分量的幅值A_fmin之比的分贝数。若用I表示瞬时动态范围，则有

（5）非线性失真 非线性失真也称为谐波失真。当给系统输入一个频率为f的正弦波时，其输出中出现很多频率kf（k为正整数）的新的频率分量的现象，称为非线性失真。谐波失真系数用来衡量系统产生非线性失真的程度。它通常用式（4-28）表示

式中，A₁——基波振幅；

A_k——第k次谐波（频率为kf）的振幅。